PROSES VIDEO STREAMING DENGAN PROTOCOL REAL TIME STREAMING PROTOCOL (RTSP)

Transkripsi

1 TE(6610) PROSES VIDEO STREAMING DENGAN PROTOCOL REAL TIME STREAMING PROTOCOL (RTSP) OLEH I KADEK SUSILA SATWIKA ( ) JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2011

2 ABSTRAK Teknologi telekomunikasi di dunia berkembang dengan sangat pesat dikarenakan kebutuhan untuk berkomunikasi dan bertukar data dengan cepat dan mudah. Dengan kondisi sekarang ini sangat tidak efisien jika bertukar data dan informasi dilakukan dengan bertemu secara langsung, maka dibutuhkan teknologi komunikasi untuk menanggulangi masalah tersebut. Teknologi streaming adalah proses pengiriman data kontinyu alias terus-menerus yang dilakukan secara broadcast melalui Internet untuk ditampilkan oleh aplikasi streaming pada PC (klien). Paket-paket data yang dikirimkan telah dikompresi untuk memudahkan pengirimannya melalui Internet. Dalam pengolahan video, video streaming adalah sebuah teknologi untuk memainkan file video atau audio secara langsung ataupun dengan pre-recorder dari sebuah mesin server (web server). Dengan kata lain video yang terdapat dalam computer server dapat langsung dijalankan dan dilihat oleh client dengan menggunakan sebuah media player. Real Time Streaming Protocol (RTSP) adalah sebuah protokol level aplikasi untuk kontrol atas pengiriman data dengan sifat real-time. RTSP menyediakan kerangka extensible untuk mengaktifkan kendali pada pengiriman data real-time, seperti audio dan video, dengan menggunakan Transmission Control Protocol (TCP) atau User Data Protocol (UDP). Kata kunci : Video Streaming, Real Time Streaming Protocol (RTSP)

3 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Multimedia adalah pemanfaatan komputer untuk membuat dan menggabungkan teks, grafik, audio, video dan animasi dengan menggabungkan link dan tool yang memungkinkan pemakai melakukan navigasi, berinteraksi, berkreasi dan berkomunikasi. Dalam definisi ini terkandung empat komponen penting multimedia. Pertama, harus ada komputer yang mengkoordinasi apa yang dilihat dan didengar. Kedua, harus ada link yang menghubungkan orang dengan informasi. Ketiga, harus ada alat navigasi yang memandu dan menjelajah jaringan informasi yang saling terhubung. Keempat, multimedia menyediakan tempat untuk mengumpulkan, memproses dan mengkomunikasikan informasi. Tujuan utama multimedia adalah memberikan layanan yang paling memuaskan bagi user. Dalam aplikasinya proses penyampaian sebueh informasi berupa data multimedia itu dibantu dengan media berupa internet. Internet merupakan teknologi yang sedang berkembang dam mulai luas perkembangannya untuk aplikasi multimedia. Kita bisa menikmati suatu pesan (content multimedia) yang berupa suara, tulisan dan gambar bahkan video sekaligus. Jika kondisi jaringan dan bandwidth cukup baik, kita dapat melakukan streaming. Ada 2 metode dalam penyampaian content multimedia ke client, yaitu dengan metode download dan streaming. Keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan tergantung dari jumlah bandwidth yang tersedia dan tergantung dari bagaimana content dipresentasikan. Download memerlukan waktu yang cukup lama dan tempat penyimpanan yang cukup besar pada hardisk. Sedangkan streaming, content dapat dilihat tanpa harus mendownload dan menyimpan pada hardisk. Keunggulan streaming adalah cocok digunakan pada content yang tidak terbatas waktunya, seperti menonton siaran TV melalui internet, dan jg dapat mendengarkan siaran radio lewat internet.ide dasar dari video streaming adalah membagi paket video ke dalam beberapa bagian, mentransmisikan paket tersebut, kemudian penerima dapat mendecode dan memainkan potongan paket file video tanpa harus menunggu seluruh file terkirim ke mesin penerima.

4 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang nantinya akan dibahas adalah : 1. Bagaimana proses video streaming dengan menggunakan protocol Real Time Streaming Protocol (RTSP)? 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan dari karya ilmiah ini adalah untuk mengetahui proses video streaming dengan menggunakan protocol Real Time Streaming Protocol (RTSP). 1.4 Manfaat Penulisan Manfaat yang dapat diperoleh dari penulisan karya ilmiah ini adalah dapat menambah pengetahuan penulis mengenai proses video streaming dengan menggunakan protocol Real Time Streaming Protocol (RTSP). 1.5 Metode Penulisan Metode Penulisan yang digunakan oleh penulis dalam penulisan karya ilmiah ini adalah dengan menggunakan studi literatur studi kepustakaan dan kajian dari buku buku teks dan jurnal pendukung yang terdapat pada internet maupun perpustakaan.

5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Kompresi video Jumlah bit yang diperlukan video digital untuk penyimpanan maupun transmisi dapat dihitung sebagai berikut: format AVI dengan resolusi 320x240 pixels untuk komponen kecerahan dan separuhnya untuk dua komponen warnanya. Kedalaman pikselnya adalah 8 bit/piksel dan laju framenya 30 frame. Detik. Maka jumlah bit yang dibutuhkan, yaitu 320 x 240 pixels x 8 bit/piksel x 30 frame/detik = bit/s (18 Mbps), jumlah bit ini bukanlah jumlah bit yang kecil. Tidak mungkin menyalurkan format ini ke dalam saluran bit rate rendah, misalnya 64 Kbps. Kompresi dapat dilakukan dengan memanfaatkan Redundansi yang terdapat pada data video, baik Redundansi spasial maupun temporal: 1. Redundansi spasial Redundansi yang terdapat dalam suatu frame. Hal ini disebabkan oleh adanya korelasi antara sebuah piksel dengan piksel di sekitarnya. Redundansi ini dimanfaatkan untuk melakukan kompresi intraframe. 2. Redundansi temporal Redundansi yang terdapat diantara frame dengan frame sebelum atau sesudahnya. Hal ini disebabkan adanya piksel-piksel yang berkorelasi di antara frame-frame tersebut. Redundansi ini terutama dikarenakan banyak bagian frame yang tidak berubah dibanding frame sebelum dan sesudahnya. Berdasarkan dua jenis redundansi tersebut, kompresi pada data video dapat dibagi menjadi dua: a. Kompresi intraframe Dilakukan dengan memanfaatkan redundansi spasial yang terdapat dalam suatu frame. Beberapa metode dalam kompresi ini antara lain: Subsampling Merupakan dasar dari kebanyakan kompresi image dan sebanding dengan membuang data, kompresi dilakukan dengan mengurangi jumlah piksel yang digunakan untuk merepresentasikan suatu image. Hal ini mengakibatkan berkurangnya jumlah resolusi.

6 Pengurangan kedalaman bit Disebut juga coarse quantization. Metode ini mengurangi jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan suatu piksel. Transform Coding Mentransformasikan data dari domain ruang ke domain frekuensi. Cara ini menghasilkan data yang mudah diproses untuk kompresi lebih lanjut. Contohnya DCT (Discrete Cosine Transform). b. Kompresi interframe Dilakukan dengan memanfaatkan redundansi temporal. Metode dalam kompresi ini antara lain: Subsampling Mengurangi laju frame dalam data video, yaitu mentransmisikan frame tertentu, misalnya tiap dua frame. Difference Coding Membagi frame menjadi blok-blok yang tidak tumpang tindih. Hanya blok yang mengalami perubahan signifikan saja yang disimpan. Motion Compensation Membagi frame menjadi blok-blok yang tidak tumpang tindih. Setelah itu dilakukan proses pencocokan blok. Tiap blok pada frame tersebut dibandingkan dengan blok-blok berukuran sama pada frame sebelumnya, perbedaan lokasi antara blok tersebut dengan blok yang mirip pada frame sebelumnya disebut vektor gerak/ motion vector. Hanya vektor gerak saja yang disimpan. 2.2 Konsep Dasar Video Streaming Streaming adalah sebuah teknologi untuk memaninkan file video atau audio secara langsung ataupun dengan pre-recorder dari sebuah mesin server (web server). Dengan kata lain, file video ataupun audio yang terletak dalam sebuah server dapat secara langsung dijalankan pada UE sesaat setelah ada permintaan dari user, sehingga proses running aplikasi yang didownload berupa waktu yang lama dapat dihindari tanpa harus melakukan proses penyimpanan terlebih dahulu. Saat file video atau audio di stream, akan berbentuk sebuah buffer di komputer client, dan data video - audio tersebut akan bulai di download ke dalam buffer yang telah terbentuk pada mesin client. Dalam waktu sepersekian detik, buffer telah terisi penuh dan secara

7 otomatis file videoaudio dijalankan oleh sistem. Sistem akan membaca informasi dari buffer dan tetap melakukan proses download file, sehingga proses streaming tetap berlangsung ke mesin. 2.3 Parameter video Streaming Parameter-parameter yang dihitung untuk penilaian kualitas video streaming meliputi : a. Rugi-rugi paket dan frame Rugi-rugi paket dihitung berdasarkan identitas paket, meliputi sebuah id paket dan tipe frame yang ditransmisikan dalam sebuah paket. Dalam kontek transmisi video tidak hanya ditekankan pada rug-irugi paket tapi juga jenis data dalam paket, seperti MPEG-4 mendefinisikan 4 jenis frame yang berbeda yaitu I,P,B,S. nnnnnnnnnnnnnn LL = 100 xx nnnnnnnnnnnnnnnnnn Dimana, ntterima = jumlah dari T paket yang diterima ntkirim = jumlah dari Tpaket yang di T = Tipe data dalam paket b. Delay dan Jitter Pada sistem transmisi video delay dari frame dan variasi dari delay frame (jitter) sangat menentukan kualitas video yang diterima. Video digital terdiri atas frame-frame yang harus ditampilkan dengan rate yang konstan. inter-frame/packet time : IItt 0 = 0 IItt 0 = TT nn TT nn 1 dimana, n T = Time-stamp segmen terakhir dari frame ke n. Kumulatif jitter diperoleh dengan: Dimana, N = jumlah paket /frame TRdf = Beda waktu terima frame (detik) TSdf = Beda waktu kirim frame (detik N = (T R dddd 1 T s ddff 1 ) i=1

8 c. PSNR Dimana : n = jumlah bit yang diperlukan untuk menyajikan setiap piksel Yref = nilai piksel dari frame referensi Yprc = nilai piksel dari frame diproses N, M = jumlah baris atau kolom 2.4 Discrete Cosine Transform (DCT) Discrete Cosine Transform (DCT) adalah sebuah teknik untuk mengubah sebuah sinyal kedalam komponen frekuensi dasar. Teknik ini biasanya digunakan dalam kompresi gambar dan video Discrete Cosine Transform Dimensi Satu (1-D DCT) Discrete Cosine Transform dari sederet n bilangan real s(x), x = 0,...,n-1, dirumuskan sebagai berikut: nn 1 (2xx + 1)uuuu SS(uu) = 2 nn CC(uu) ss(xx) cos 2nn xx=0 dengan u= 0,...,n- 1 Setiap element dari hasil transformasi S(u) merupakan hasil dot product atau inner product dari masukan s(x) dan basis vektor. Faktor konstanta dipilih sedemikian rupa sehingga basis vektornya orthogonal dan ternormalisasi. DCT juga dapat diperoleh dari produk vektor (masukan) dan n x n matriks orthogonal yang setiap barisnya merupakan basis vektor. Delapan basis vektor untuk n = 8 dapat dilihat pada gambar II-1. Setiap basis vektor berkorespondensi dengan kurva sinusoid frekuensi tertentu.

9 2.4.1 Discrete Cosine Transform Dimensi Dua (2-D DCT) DCT dimensi satu berguna untuk mengolah sinyal-sinyal dimensi satu seperti bentuk gelombang suara. Sedangkan untuk citra yang merupakan sinyal satu dimensi, diperlukan versi dua dimensi dari DCT. Untuk sebuah matriks nn xx mm, 2-D DCT dapat dihitung dengan cara: 1-D DCT diterapkan pada setiap baris dari s dan kemudian hasilnya dihitung DCT untuk setiap kolomnya. Rumus transformasi 2-D DCT untuk s adalah sebagai berikut: SS(uu, vv) = 2 nnnn mm 1 nn 1 (2xx + 1)uuuu CC(uu)CC(vv) ss(xx, yy) cos 2nn yy =0 xx=0 (2yy + 1)vvvv cos 2mm Dengan nn = 0,, nn 1; vv = 0,, mm 1 Rumus 2-D DCT diatas sering juga disebut sebagai forward discrete cosine transform (FDCT). 2-D DCT dapat dihitung dengan menerapkan transformasi 1-D secara terpisah pada baris dan kolomnya, sehingga kita dapat mengatakan bahwa 2-D DCT sparable dalam dua dimensi. 2.5 Entropi Coding Entropy coding adalah sebuah skema lossless kompresi berbasis pada properti statistik dari gambar atau aliran informasi yang dikompres. Meskipun entropy coding diimplementasikan secara berbeda untuk tiap-tiap standar, dasar dari skema entropy coding adalah dengan menyandikan pola yang paling sering muncul dengan jumlah bit yang paling kecil. Dengan cara ini, data dapat dimampatkan dengan faktro tambahan dari 3 atau 4. Entropy coding untuk aplikasi pemampatan video mempunyai dua proses : Zero-Length Coding(RLC) dan kode Huffman. 2.6 Protocol Video Streaming Protokol adalah aturan-aturan yang diterapkan untuk teknologi tertentu. Protokol di teknologi streaming yang digunakan untuk membawa pesan paket, dan komunikasi terjadi melalui protocol tersebut. Beberapa protokol yang digunakan dalam teknologi streaming adalah: a. Session Description Protocol (SDP) : Gambaran format media yang digunakan untuk menggambarkan session multimedia untuk tujuan pengumuman session, session undangan, dan bentuk-bentuk inisiasi session multimedia.

10 b. RealTime Transport Protocol (RTP) : Sebuah paket dengan format UDP dan seperangkat konvensi yang menyediakan fungsi jaringan transportasi end-to-end, cocok untuk aplikasi transmisi data real-time seperti audio, video atau data simulasi, melalui layanan jaringan multicast atau unicast. c. Real-time Control Protocol (RTCP) : RTCP adalah protokol kontrol yang bekerja sama dengan RTP. Paket kontrol RTCP secara berkala dikirimkan oleh masing-masing paket dalam sesi RTP untuk semua paket lainnya. RTCP digunakan untuk mengontrol kinerja dan untuk tujuan diagnostik. d. Hypertext Transfer Protocol (HTTP) : Sebuah protokol level aplikasi yang terdistribusi, kolaboratif, dengan system informasi hypermedia. Ini adalah protokol berorientasi objek yang dapat digunakan untuk banyak tugas, seperti server nama dan sistem manajemen objek terdistribusi, melalui perpanjangan metode permintaannya. e. Real Time Streaming Protocol (RTSP) : Sebuah protokol level aplikasi untuk kontrol atas pengiriman data dengan sifat real-time. RTSP menyediakan kerangka extensible untuk mengaktifkan kendali pada pengiriman data real-time, seperti audio dan video, dengan menggunakan Transmission Control Protocol (TCP) atau User Data Protocol (UDP).

11 BAB III PEMBAHASAN 3.1 Sistem Video Streaming Video streaming merupakan urutan dari "gambar bergerak" yang dikirim dalam bentuk terkompresi melalui Internet dan dilihat oleh user. Sebuah sistem video-streaming yang lengkap melibatkan semua elemen dasar dari menciptakan, memberikan, dan akhirnya memainkan konten video. Komponen utama dari sistem video streaming yang lengkap terdiri dari Encoding Station, Video Server, Jaringan Infrastruktur, dan Client-Playback yang diilustrasikan dalam gambar berikut. Gambar 1 Sitem Video Streaming Gambar 1 diatas menunjukkan komponen utama yang diperlukan dalam melakukan video streaming. Untuk proses streaming yang lebih jelas dan lengkap, dapat dilihat pada gambar 2 berikut ini:

12 Gambar 2 Proses Video Streaming Gambar 2 diatas menunjukkan proses video streaming dari awal yaitu pengambilan video (capture), pengubahan format video (edit), pengkodean (encode), penyajian video (server), hingga akhirnya dapat dilihat oleh user (play). Adapun proses yang lebih jelas adalah sebagai berikut: 1. Capture Diagram ini menunjukkan langkah pertama dalam proses pembuatan video streaming yaitu menangkap video dari sumber analog seperti camcorder atau VHS tape kemudian mendigitalisasi berkas dan menyimpannya ke disk. Hal ini biasanya dicapai dengan kartu add-in video capture analog dan software yang digunakan untuk menyesuaikan gambar. Video digital yang terbaru seperti camcorder video digital dapat menangkap langsung dan disimpan ke disk dengan Firewire capture board tanpa langkah konversi analog ke digital. 2. Edit/Author Setelah video dikonversi menjadi digital dan disimpan pada disk yang dapat diedit dengan menggunakan berbagai alat editing non-linear. Pada tahap ini, terjadi prose pengintegrasian video dengan multimedia lain ke dalam presentasi, hiburan, atau format pelatihan dengan menggunakan sebuah authoring tool (Windows Media Player, Video Lan Converter, Real Media, dll ). 3. Encode Setelah video itu diedit dan terintegrasi dengan media lain, selanjutnya terjadi proses pengkodean ke format file yang sesuai dengan streaming. Ini umumnya melibatkan perangkat

13 lunak encoding dari vendor video-streaming dan menentukan resolusi output yang diinginkan, frame rate, dan data rate untuk file video streaming. Ketika kecepatan data yang diperlukan telah didukung, beberapa file disesuaikan untuk setiap data rate. Sebagai alternatif, video streaming teknologi baru membuat satu file yang memiliki penyesuaian bandwidth dinamis untuk tingkat data yang diperlukan klien. 4. Server Server video mengelola pengiriman video untuk klien menggunakan protokol jaringan transportasi yang sesuai melalui koneksi jaringan. Server video terdiri dari sebuah platform perangkat keras yang telah dikonfigurasi secara optimal untuk pengiriman video real-time plus software video server yang berjalan di bawah sistem operasi seperti Microsoft Windows NT yang bertindak sebagai polisi lalu lintas untuk pengiriman video stream. Software video server umumnya memiliki kapasitas jumlah streaming. Jika jumlah streaming melebihi kapasitas yang tersedia, maka software tersebut akan menolak permintaan streaming tersebut. 5. Play Akhirnya, di stasiun pemutar video klien menerima stream video dengan proses buffer dan bermain ukuran jendela yang sesuai menggunakan user interface seperti VCR. User umumnya didukung fungsi seperti play, pause, stop, rewind, mencari, dan fast forward. User Client dapat menjalankan stand-alone atau dapat ActiveX kontrol atau plug-in browser. Mereka bisa mendecode video menggunakan perangkat lunak atau menggunakan hardware add-in decoder board. 3.2 Proses Kerja Real Time Streaming Protocol Real Time Streaming Protocol adalah protokol level aplikasi yang bertujuan untuk menyediakan sebuah protokol yang kuat untuk multimedia streaming satu ke banyak aplikasi secara unicast dan multicast, dan untuk mendukung interoperabilitas antara klien dan server dari vendor yang berbeda. RTSP dianggap lebih dari kerangka daripada protokol. RTSP didesain untuk bekerja di atas RTP untuk mengontrol dan menyampaikan konten secara real-time.

14 Gambar 3 Operasi RTSP Dari gambar 3 diatas dapat dilihat Protocol RTSP menempatkan semua metode secara bersama-sama. Mulai dari mengirim permintaan kontrol, membangun sebuah line, permintaan URL, dan nomor versi protokol. Kemudian, klien termasuk general header, header permintaan dan header entitas, membentuk protokol http. Ini dikirim ke server, yang akan mengeksekusi permintaan jika memungkinkan. Kemudian server meresrespon status-line, general header dan header entitas. Status line berisi versi protokol, kode status numerik, dan deskripsi tekstual. Media stream yang tersisa tidak ditentukan oleh RTSP. Hal ini bisa merupakan streaming RTP, atau bentuk lain dari transmisi media. RTSP hanya menetapkan kontrol dan sampai dengan perangkat lunak klien dan server untuk menjaga pemetaan antara saluran kontrol dan media stream. Sebuah konsep kunci dalam RTSP adalah gagasan tentang session. RTSP bekerja dengan terlebih dahulu meminta presentasi yang akan dimulai oleh server, menerima session identifier yang kemudian digunakan dalam semua kontrol berikutnya. Session pengidentifikasi merupakan state bersama antara client dan server. Jika state hilang, misalnya melalui salah satu mesin yang sedang reboot, kemudian protokol yang bergantung pada pengangkutan media berhenti secara

15 otomatis, misalnya tidak melalui melalui menerima pesan RTCP jika menggunakan RTP, atau implementasi menggunakan metode GET_PARAMETER. Permintaan kontrol dan tanggapan dapat dikirim melalui TCP atau UDP. Karena urutan hal-hal permintaan, memungkinkan adanya permintaan yang hilang. Jadi jika ada permintaan yang hilang, mereka harus dipancarkan kembali menggunakan UDP sehingga memerlukan pembangunan mekanisme retransmission, jadi ada kesempatan sangat sedikit saat aplikasi bisa lolos dengan menggunakan UDP.

16 BAB IV SIMPULAN Adapun simpulan yang dapat diambil dari tulisan ini adalah protocol RTSP mengambil keuntungan dari streaming yang memecah data ke dalam paket berukuran sesuai dengan bandwidth yang tersedia antara klien dan server. Ketika klien menerima cukup paket, perangkat lunak pengguna bisa bermain satu paket, dekompresi, dan mendownload. Hal ini memungkinkan pengguna untuk mendengarkan atau melihat file real time dengan segera, dan tanpa mendownload seluruh file media. Hal ini berlaku untuk data secara live serta klip yang disimpan. Proses streaming dengan protocol RTSP memiliki beberapa keuntungan antara lain: a. Menyediakan untuk akses on-demand dari item multimedia. b. Memungkinkan interoperabilitas antara produk client-server multimedia dari beberapa vendor. c. Menyediakan untuk kontrol dan pengiriman real-time media yang memiliki hubungan yang erat antara server media dan sejumlah besar klien media.

17 DAFTAR PUSTAKA - Darma Putra Pengolahan Citra Digital. ANDI Yogyakarta. - Wang Yao ebook of Video Processing And Communication. - Real Time Streaming Protocol (RTSP) ; diakses pada tanggal 25 April Media Streaming and RTSP ; diakses pada tanggal 23 April Video streaming ; diakses pada tanggal 23 April Kompresi Video Menggunakan Discrete Cosine Transform ; diakses pada tanggal 23 April ejournal.unud.ac.id/abstrak/oka%20w_5_.pdf. VIDEO STREAMING MPEG-4 PADA JARINGAN WIRELESS IP b ; diakses pada tanggal 25 April Streaming Video over the Internet: Approaches and Directions ; diakses pada tanggal 25 April Considerations for Creating Streamed Video Content over 3G-324M mobile network ; diakses pada tanggal 25 April digitalvideooverview.weebly.com/uploads/2/0/1/9/.../article_6152.pdf. Video Streaming in Online Learning ; diakses pada tanggal 23 April 2011.